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1．組成生命有機(jī)體的化學(xué)元素

組成生命有機(jī)體的基本元素主要有4種：C、H、O、N。占組成元素總量的90％。在組成生命的元素中，根據(jù)其含量的多少分為大量元素和微量元素。大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，其中C、H、O、N、P、S占95％；微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Cl、Mo等。

2．化學(xué)元素的基本功能

歸納起來(lái)化學(xué)元素的基本功能是：

①是組成原生質(zhì)的成分，如 C、H、O、N、P、S等，約占原生質(zhì)總量的95％以上；

②是多種化合物的組成成分，如蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、核酸、脂肪等；

③ 也有一些元素能影響生物體的生命活動(dòng)。

化學(xué)元素的一些具體功能比較復(fù)雜，就高中生物內(nèi)容的范圍略作闡述。

C、H、O三種元素是構(gòu)成生命有機(jī)物的基本元素，任何一種有機(jī)物中都含有這三種元素，如糖類(lèi)一般只有這3種元素組織，通式是(CH2O)n，故稱(chēng)為碳水化合物。蛋白質(zhì)中除了C、H、O外還含有N和S。核酸中除C、H、O外還含有N和P。

N是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸的必需元素，N是生命活動(dòng)的核心元素之一。就植物而言，N主要是以銨態(tài)氮(NH4+)和硝態(tài)氮(NO2-、NO3-)的形式被植物吸收的。N是葉綠素的成分，沒(méi)有N植物就不能合成葉綠素，也就不能進(jìn)行光合作用。N在植物體內(nèi)形成的化合物都是不穩(wěn)定的或易溶于水的，故N在植物體內(nèi)可以自由移動(dòng)，缺N時(shí)，幼葉可向老葉吸收N而導(dǎo)致老葉先黃。N也是蛋白質(zhì)和核酸中的必需元素，沒(méi)有N就不能合成蛋白質(zhì)和核酸，所以缺N就會(huì)影響到植物生命活動(dòng)的各個(gè)方面，如光合作用、呼吸作用等。與N形成的所有的無(wú)機(jī)物都能溶于水，所以土壤中的N都是以各種離子的形式存在的，如NH4+、NO2-、NO3-等。無(wú)機(jī)態(tài)的N在土壤中是不能貯存的，很容易被雨水沖走，所以N是土壤中最容易缺少的礦質(zhì)元素。在腐殖質(zhì)豐富的土囊中，N的貯量較為豐富，因?yàn)镹可以貯存在有機(jī)物中，有機(jī)物逐漸被分解者分解，N就釋放出來(lái)被植物吸收利用。N是一種容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化的一種化學(xué)元素，在水域生態(tài)系統(tǒng)中，過(guò)多的N與P配合會(huì)造成富營(yíng)養(yǎng)化，在淡水生態(tài)系統(tǒng)中的富營(yíng)養(yǎng)化稱(chēng)為“水華”，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中的富營(yíng)養(yǎng)化稱(chēng)為“赤潮”。對(duì)動(dòng)物而言，無(wú)機(jī)態(tài)的N是不能利用的，只能利用有機(jī)態(tài)的N。最常利用的形式是氨基酸。動(dòng)物體內(nèi)缺N，實(shí)際就是缺少氨基酸，就會(huì)影響到動(dòng)物體的生長(zhǎng)發(fā)育。

P是構(gòu)成核酸和ATP的必需元素，是組成細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的主要成分。對(duì)植物而言，P主要是以HPO42-和H2PO4-的形式被植物根吸收。兩種離子在土壤中的多少，取決于土壤溶液的pH；pH低時(shí)，H2PO4-狀態(tài)的離子較多；pH較高時(shí)，HPO42-狀態(tài)的離子較多。植物體內(nèi)缺 P，會(huì)影響到DNA的復(fù)制和RNA的轉(zhuǎn)錄，從而影響到植物的生長(zhǎng)發(fā)育。P還參與植物光合作用和呼吸作用中的能量傳遞過(guò)程，因?yàn)锳TP和ADP中都含有磷酸。P對(duì)生物的生命活動(dòng)是必需的，但P也是容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化的一種元素。

Mg在植物體內(nèi)一部分形成有機(jī)化合物，另一部分以離子狀態(tài)存在。Mg是葉綠素的組成元素之一，沒(méi)有Mg就不能合成葉綠素，植物也就不能進(jìn)行光合作用。以離子狀態(tài)存在的Mg是許多重要的酶的活化劑。Mg在植物體內(nèi)是可以移動(dòng)的一種元素，所以缺Mg時(shí)，植物出現(xiàn)失綠癥，病變部位常表現(xiàn)出老葉先失綠。

B能促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管的生長(zhǎng)，因此B與植物的生殖過(guò)程有密切的關(guān)系。缺B常導(dǎo)致植物“花而不實(shí)”。

3．植物的礦質(zhì)代謝

礦質(zhì)元素是指植物通過(guò)根系從土壤中吸收的元素，除C、H、O外，其他的必需元素都屬于礦質(zhì)元素。關(guān)于植物必須元素的確定是通過(guò)水塔法的實(shí)驗(yàn)得到確認(rèn)的。其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是，用缺少某種元素的不完全營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)植物，觀察它是否能完成整個(gè)生命周期，如在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)病癥而不能完成整個(gè)生命周期，但添加這種元素后就能恢復(fù)正常并能完成整個(gè)生命周期，則這種元素就可確定為是植物的必需元素。礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的作用可以歸納為兩點(diǎn)；一是構(gòu)成植物體的成分；二是對(duì)植物的生命活動(dòng)具有調(diào)節(jié)作用。

植物的礦質(zhì)代謝過(guò)程包括礦質(zhì)元素的吸收、運(yùn)輸和利用。

植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收包括兩個(gè)過(guò)程：先交換吸附后主動(dòng)運(yùn)輸。主動(dòng)運(yùn)輸是主要的，主動(dòng)運(yùn)輸是一個(gè)需要消耗能量的過(guò)程，而且還需要載體。載體具有專(zhuān)一性，一種載體只能運(yùn)輸一種礦質(zhì)離子，所以植物對(duì)故質(zhì)離子的吸收具有選擇性。植物吸收礦質(zhì)離子的速度與溶液中該離子的濃度是不成比例的。換句話說(shuō)，溶液中離子的濃度在一定的范圍內(nèi)，植物吸收礦質(zhì)離子的速度會(huì)隨溶液中離子濃度的增加而加快，但超過(guò)一定濃度后，吸收的速度就不再隨離子濃度的增而增加了，其主要原因是根細(xì)胞膜上運(yùn)輸該離子的載體飽和所致。植物對(duì)礦質(zhì)離子的吸收速度與離子濃度的關(guān)系如右圖所示。

植物吸收礦質(zhì)元素的過(guò)程與呼吸作用有關(guān)密切的關(guān)系，呼吸作用（有氧呼吸）為交換吸附提供H+和HCO3-，為主動(dòng)運(yùn)輸提供能量。所以凡是影響到植物根系呼吸作用的因素都會(huì)影響到植物根系對(duì)礦質(zhì)元素的吸收，如溫度、氧氣、CO2、水等。中耕松土可以提高肥效就是一例。

植物對(duì)礦質(zhì)元素離子的運(yùn)輸有兩種方式：縱向運(yùn)輸（長(zhǎng)途運(yùn)輸），是指在導(dǎo)管中隨水分從根部運(yùn)輸?shù)角o、葉中的運(yùn)輸，是蒸騰作用，這個(gè)過(guò)程不消耗ATP；橫向運(yùn)輸（短途運(yùn)輸）是指在一個(gè)細(xì)胞到另一個(gè)細(xì)胞之間運(yùn)輸?shù)V質(zhì)元素離子的過(guò)程，是一個(gè)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程，是要消耗ATP的。在一般情況下植物對(duì)礦質(zhì)元素離子的運(yùn)輸是在導(dǎo)管中的長(zhǎng)途運(yùn)輸。

礦質(zhì)元素離子在植物體內(nèi)能否重復(fù)利用，取決于其存在狀態(tài)。以離子狀態(tài)（如K+）和易溶的、不穩(wěn)定的化含物狀態(tài)（葉綠素、蛋白質(zhì)、核酸等）存在的礦質(zhì)元素離子是可以被植物體重復(fù)利用的；以難溶的、穩(wěn)定的化含物狀態(tài)（如Ca2+、Mg2+）存在的礦質(zhì)元素離子是不可以被重復(fù)利用的。如果植物體內(nèi)缺少可以重復(fù)利用的元素，發(fā)生病變的部位常在老熟的部位，缺少不可以重復(fù)利用的元素，發(fā)生病變的部位常在幼嫩的部位。

4．生物固氮

（1）固氮微生物的種類(lèi)

自然界中固氮微生物有兩類(lèi)：共生固氮微生物和自生固氮微生物。

共生固氮微生物是指與一些綠色植物互利共生的固氮微生物，如根瘤菌等。共生固氮微生物只有和植物互利共生時(shí)，才能固定空氣中分子態(tài)氮。根瘤菌固定的氮素占自然界生物固氮問(wèn)題的絕大部分。

自生固氮微生物是指在土壤中能夠獨(dú)立進(jìn)行固氮的微生物，其中，多數(shù)是一類(lèi)稱(chēng)為處生固氮菌的細(xì)菌。自生固氮微生物的固氮過(guò)程對(duì)植物沒(méi)有依存關(guān)系。

（1）根瘤菌與豆科植物的共生關(guān)系

根瘤菌性中的每一種細(xì)菌都與某幾種豆科植物專(zhuān)一性地對(duì)應(yīng)，每種根瘤菌只和與其有專(zhuān)一性對(duì)應(yīng)的幾種豆科植物建立共生關(guān)系形成根瘤，不與其他種類(lèi)的植物共生形成根瘤。原因是豆科植物的根毛能夠分泌一類(lèi)特殊的蛋白質(zhì)，根瘤菌細(xì)胞的表面存在著多糖物質(zhì)，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白質(zhì)與同族根瘤菌表面的多糖物質(zhì)才能產(chǎn)生特異性的結(jié)合。

根瘤菌與豆科植物共生過(guò)程中，建立了互利的關(guān)系，豆科植物為根瘤菌提供碳水化合物和能量，根瘤菌為豆科植物提供化合態(tài)的氮（NH3）。

（2）固氮的原理

生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過(guò)程。完成生物固氮必須在固氮酶的參與下才能完成。固氮酶是一種能夠?qū)⒎肿拥�還原成氨的酶，生物固氮可以用下面的反應(yīng)式概括表示：

N2＋6H+＋nMg一ATP＋6e-2NH3＋nMg一ADP＋nPi

從上面的反應(yīng)可以看出，分子氮的還原過(guò)程是在固氮酶的催化作用下進(jìn)行的。在固氮酶將N2還原成NH3的過(guò)程中，需要e和H+，e和H+來(lái)自植物體內(nèi)的其它化學(xué)反應(yīng)。還需要ATP提供能量，同時(shí)必須在Mg的參與下才能完成。生物固氮的過(guò)程非常復(fù)雜，簡(jiǎn)單地說(shuō)，在ATP酶提供能量的情況下，e和H+通過(guò)固氮酶?jìng)鬟f給N2和乙炔（C2H2），使它們分別還原成NH3和乙烯（C2H4），如下圖所示。

固氮酶是由兩種蛋白質(zhì)組成的：一種含有鐵，叫做鐵蛋白，另一種含鐵和鉬，稱(chēng)為鉬鐵蛋白。只有鉬鐵蛋白和鐵蛋白同時(shí)上，固氮酶才具有固氮的作用。

固氮微生物需氧，而固氮必須是在嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境中進(jìn)行。組成固氮酶的兩種蛋白質(zhì)，鉬鐵蛋白和鐵蛋白，對(duì)氧極端敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致不可恢復(fù)的失活，而多數(shù)的固氮菌都是好氧菌，它們要利用氧氣進(jìn)行呼吸和產(chǎn)生能量。固氮菌在進(jìn)化過(guò)程中，發(fā)展出多種機(jī)制來(lái)解決既需氧又防止氧對(duì)固氮酶的操作損傷的矛盾。其中之一是固氮菌以較強(qiáng)的呼吸作用迅速地將周?chē)�互不干涉中的氧消耗掉，使�?xì)胞周?chē)�處于低氧狀態(tài)，保護(hù)固氮酶不受損傷。

（4）自然界中氮的循環(huán)

氮素在自然界中有多種存在形式，其中數(shù)量最多的是大氣中的氮?dú)�，總量約3.9×1015t。除了少量原核生物以外，目前，陸地上生物體內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)氮的總量達(dá)1.1×1010～1.4×1010t。這部分氮素?cái)?shù)量盡管不算多，但是能夠迅速地再循環(huán)，從而可以反復(fù)地供植物吸收利用。存在于土壤中的有機(jī)氮總量約為 3.0×1011t，這部分氮素可以逐年分解成無(wú)機(jī)態(tài)氮供植物吸收利用。海洋中的有機(jī)氮約為 5.0 ×1011t這部分氮素可以被海洋生物循環(huán)利用。

構(gòu)成氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié)是：生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。

生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成是指：植物吸收土壤中的氨鹽和硝酸鹽，進(jìn)而將這些無(wú)機(jī)氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機(jī)氮，動(dòng)物直接或間接以植物為食物，將植物體內(nèi)的有機(jī)氮同化成動(dòng)物體中的有機(jī)氮，這一過(guò)程稱(chēng)為生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成。

氨化作用是指：動(dòng)植物的遺體、排出物和殘落物中的有機(jī)氮被微生物分解后形成氨的過(guò)程。

硝化作用是指：在有氧的條件下，土壤中的氨或銨鹽在硝化細(xì)菌的作用下最終氧化成硝酸鹽的過(guò)程。

反硝化作用是指：在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽被反硝化細(xì)菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進(jìn)一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氮?jiǎng)t返回到大氣中。

大氣中的分子態(tài)氮被還原成氨，這一過(guò)程叫做固氮作用。沒(méi)有固氮作用，大氣中的分子態(tài)氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途徑有三種：生物固氮、工業(yè)固氮（高溫、高壓和化學(xué)催化的方法將氮轉(zhuǎn)化成氨）和高能固氮（如閃電等高空瞬間放電所產(chǎn)生的高能，可以使空氣中的氮與水中的氫結(jié)合，形成氨和硝酸，氨和硝酸則由雨水帶到地面）。據(jù)科學(xué)家估算，每年生物固氮的總量占地球上固氮總量的90％左右，可見(jiàn)生物固氮在地球的氮循環(huán)中具有十分重要的作用。

(5）生物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

①固定氮素肥料，減少化肥使用量，既節(jié)約了能源，又保護(hù)了環(huán)境。

②對(duì)豆科作物進(jìn)行根瘤菌拌種，提高產(chǎn)量。

③用豆科植物做綠肥，提高土壤肥力和有機(jī)質(zhì)，發(fā)育土壤結(jié)構(gòu)，改良土壤通氣性和保水性。 

④使用自生固氮菌菌劑提供農(nóng)作物氮素營(yíng)養(yǎng)和促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。

(6)固氮酶及其基因與現(xiàn)代生物技術(shù)

人們?cè)��?jīng)希望從固氮微生物中得到所有固氮所需的基因，然后將其轉(zhuǎn)人到非固氮生物中，使非固氮生物具有固氮功能，并希望非固氮微生物在導(dǎo)入基因后能維持固氮所需的生理?xiàng)l件，但仍未實(shí)現(xiàn)。

5．動(dòng)物體內(nèi)的無(wú)機(jī)鹽的代謝

(1)無(wú)機(jī)鹽的吸收

無(wú)機(jī)鹽都是以離子的形式被動(dòng)物體吸收的。單細(xì)胞動(dòng)物可以直接從外界環(huán)境中吸收無(wú)機(jī)鹽的離子，吸收的方式以主動(dòng)運(yùn)輸為主；高等的多細(xì)胞動(dòng)物只有通過(guò)內(nèi)環(huán)境才能從外界環(huán)境中吸收無(wú)機(jī)鹽的離子。以哺乳動(dòng)物為例，吸收無(wú)機(jī)鹽的離子是通過(guò)消化道（胃、小腸和大腸）的上皮細(xì)胞完成的，吸收的方式以主動(dòng)運(yùn)輸為主。

(2）鹽的功能

無(wú)機(jī)鹽在動(dòng)物體內(nèi)的作用可以歸納為兩點(diǎn)：一是動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)成分；二是對(duì)動(dòng)物體的生命活動(dòng)具有調(diào)節(jié)作用。如：

N是蛋白質(zhì)的組織成分，參與細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)。酶是蛋白質(zhì)，某些激素也是蛋白質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)生命活動(dòng)具有調(diào)節(jié)作用，所以N也參與了生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。

P是核酸的組織成分，也是磷脂的組成成分，參與了細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)。ATP中含磷酸，所以磷酸也參與了動(dòng)物體內(nèi)的能量代謝過(guò)程。

Na在動(dòng)物體內(nèi)是一種必需元素，主要以離子狀態(tài)存在。但在植物體內(nèi)不是必需元素。Na+可以促進(jìn)小腸絨毛上皮細(xì)胞對(duì)葡萄糖和氨基酸的吸收。在神經(jīng)沖動(dòng)的發(fā)生和傳導(dǎo)過(guò)程中起重要作用。

Ca在動(dòng)物體內(nèi)即是一種結(jié)構(gòu)成分（如骨骼和牙齒中主要是鈣鹽），人對(duì)生命活動(dòng)也具有調(diào)節(jié)作用，如哺乳動(dòng)物血液中的Ca2+濃度過(guò)低，動(dòng)物就會(huì)出現(xiàn)抽搐；血液中的Ca2+具有促進(jìn)血液凝固的作用如果用檸檬酸鈉或草酸鈉除掉血液中的Ca2+,血液就不會(huì)發(fā)生凝固。人體長(zhǎng)期缺鈣，幼兒會(huì)得佝樓病，成年人會(huì)得骨質(zhì)疏松癥。預(yù)防和治療的辦法是服用活性鈣和維生素D。

Fe在哺乳動(dòng)物體內(nèi)是血紅蛋白的一種成分，沒(méi)有Fe就不能合成血紅蛋白。血紅蛋白中的Fe是二價(jià)鐵，三價(jià)鐵是不能利用的。鐵都是以二價(jià)鐵離子的形式被吸收的。鐵也是某些酶的活化中心。

(3)無(wú)機(jī)鹽的排出

在單細(xì)胞動(dòng)物體內(nèi)，無(wú)機(jī)鹽直接被排到外界環(huán)境中。但在多細(xì)胞動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞排出無(wú)機(jī)鹽必須通過(guò)內(nèi)環(huán)境才能完成。多細(xì)胞動(dòng)物（以哺乳動(dòng)物為例）排出無(wú)機(jī)鹽的途徑主要有兩條：一是通過(guò)腎臟，以尿液的形式排出體外；二是通過(guò)皮膚，皮膚的汗腺分泌汗液。前者是主要的。但如果一個(gè)人在高溫環(huán)境時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，大量長(zhǎng)時(shí)間出汗，會(huì)因通過(guò)汗液排出過(guò)多的無(wú)機(jī)鹽而影響到生命活動(dòng)的正常進(jìn)行，這時(shí)需喝一些淡的食鹽水，以補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽，保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。 

【經(jīng)典例題解析】

【例題1】   下圖所示的曲線為表示呼吸強(qiáng)度與根對(duì)礦質(zhì)元素離子吸收的數(shù)量關(guān)系（橫軸表示呼吸的強(qiáng)度，縱軸表示離子吸收量），其中正確的是（）

【解析】  根對(duì)礦質(zhì)離子的吸收量與呼吸強(qiáng)度的關(guān)系是：在一定范圍內(nèi)，隨著呼吸強(qiáng)度的增加，提供的能量（ATP）增多，礦質(zhì)離子吸收的速度也會(huì)增加，但超過(guò)了一定的范圍，由于運(yùn)載離子的載體飽和了，也就不會(huì)再繼續(xù)增加。

【答案】  B

【例題2】植物根尖成熟區(qū)細(xì)胞的細(xì)胞膜上運(yùn)載礦質(zhì)離子的載體至少有（　�。�

A 13種   B．16種　　C．17種　　D．幾十種

【解析】  解這道題目必須弄清3個(gè)知識(shí)點(diǎn)。一是植物必需的元素與必需的礦質(zhì)元素，植物的必需元素有16種，但必需的礦質(zhì)元素是除C、H、O外的13種元素；二是細(xì)胞膜運(yùn)載離子的載體是蛋白質(zhì)，它具有專(zhuān)一性，它只能運(yùn)載一種相應(yīng)的離子；三是植物根系對(duì)礦質(zhì)元素的選擇吸收決定于根細(xì)胞膜上的載體的種類(lèi)和數(shù)量。所以植物的必需元素中有13種是屬于礦質(zhì)元素，根細(xì)胞的膜上就必需至少有13種礦質(zhì)元素離子的載體。

【答案】  A

【例題3】   缺鎂和缺鐵都會(huì)使植物失綠(即葉片發(fā)黃或發(fā)白)，你認(rèn)為下列關(guān)系植物缺鎂和缺鐵后失綠的部位的分析，正確的是（）

A．缺鎂，嫩的部位先失綠；缺鐵，老的部位先失綠

B．缺鎂，老的部位先失綠；缺鐵，嫩的部位先失綠

C．缺鎂和缺鐵都是老的部位先失綠

D．缺鎂和缺鐵都是嫩的部位先失綠

【解析】  詳見(jiàn)“重點(diǎn)知識(shí)聯(lián)系與剖析”中的“植物的礦質(zhì)代謝”。

【答案】  B

【例題4】  將一張洋蔥鱗片葉放在某一濃度的蔗糖溶液中，制成裝片，放在顯微鏡下觀察，有3種狀態(tài)的細(xì)胞，如下圖。你認(rèn)為這3個(gè)細(xì)胞在未發(fā)生上述情況之前，其細(xì)胞液的濃度依次是（　�。�

  A．A＞B＞C　　B．A＜B＜C　　C．B＞A＞C　　D．B＜A＜C

【解析】  解這一道題目首先要理解，在同一張洋蔥鱗片葉上的各表皮細(xì)胞之間是存在著差異的，即各表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度是不完全相同的。將洋蔥鱗片葉置于一適宜濃度的蔗糖溶液中時(shí)，發(fā)生了質(zhì)壁分離，有些未發(fā)生質(zhì)壁分離。發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞，其細(xì)胞波的濃度低于蔗糖溶液的濃度，質(zhì)壁分離程度越大，說(shuō)明其細(xì)胞濃濃度越低。未發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞細(xì)胞液濃度等于或略大于蔗糖溶液濃度。如果圖中所示的同一張洋蔥鱗片葉上的3個(gè)細(xì)胞已與外界溶液保持平衡，那么這3個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞濃濃度已經(jīng)相等，但在未發(fā)生上述情況之前，這3個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞濃濃度應(yīng)是：A＞B＞C

   【答案】  A

   【例題5】  在干旱地區(qū)正常生長(zhǎng)的一棵植物，從理論上推測(cè)，其體內(nèi)哪一部位的細(xì)胞細(xì)胞液濃度最高、滲透壓最高（　�。�

A．根毛區(qū)細(xì)胞  　　B．葉肉細(xì)胞

C．導(dǎo)管細(xì)胞        D．莖的皮層細(xì)胞

【解析】  水分的縱向運(yùn)輸是通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)行的，導(dǎo)管是由一個(gè)一個(gè)導(dǎo)管細(xì)胞連在一起而形成的一根連續(xù)的管子，根、莖、葉中的導(dǎo)管是連續(xù)的，而且是封閉的管道。導(dǎo)管不直接暴露在空氣中，在導(dǎo)管的周?chē)�包圍著�?shù)層薄壁細(xì)胞。在葉片中，因蒸騰作用而失去水分時(shí)，葉肉細(xì)胞的細(xì)胞液濃度增大，細(xì)胞的水勢(shì)很低（即滲透壓很高），通過(guò)滲透作用從導(dǎo)管中吸水，導(dǎo)管中失去水分后，導(dǎo)管的壓力就下降，在一般情況下，導(dǎo)管的壓力始終是個(gè)負(fù)值，壓力很低，就從根毛區(qū)內(nèi)層薄壁細(xì)胞的吸取水分，所以根毛區(qū)內(nèi)層薄壁細(xì)胞中的水分就會(huì)進(jìn)入導(dǎo)管。導(dǎo)管中的水溶液濃度是很低的，導(dǎo)管能從根毛區(qū)的皮層細(xì)胞中吸取水分是依賴(lài)于導(dǎo)管中的負(fù)壓。內(nèi)層細(xì)胞的細(xì)胞液濃度比外層細(xì)胞的高，滲透壓比外層細(xì)胞（特別是根毛細(xì)胞）的高，根毛細(xì)胞的細(xì)胞液濃度比其內(nèi)層的細(xì)胞要低，所以水分就源源不斷地從根毛細(xì)胞進(jìn)入導(dǎo)管。如下圖所示。根據(jù)正常植物體內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)方向，可判斷細(xì)胞液濃度最高的部位應(yīng)是葉肉細(xì)胞。 

【答案】  B

【例題6】  在探索起源的研究中，美國(guó)學(xué)者米勒設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，在該裝置的燒瓶中模擬原始大氣成分充入甲烷、氨、水蒸氣、氫等氣體進(jìn)行火花放電，最后在U形管內(nèi)檢驗(yàn)出有氨基酸生成。

（1）火花放電為無(wú)機(jī)小分子生成有機(jī)小分子創(chuàng)造了條件，其機(jī)制是（　�。�

A．通過(guò)電場(chǎng)將氣體電離或斷開(kāi)化學(xué)鍵

B．通過(guò)電場(chǎng)使氣體分子加速

C．通過(guò)電場(chǎng)使氣體分子能級(jí)增大

D.火花放電發(fā)出的光導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)

（2）U形管相當(dāng)于（　�。�

A．原始大氣           B．原始海洋

C．原始陸地           D．原始生物圈

（3）500 mL燒瓶處的加熱和冷凝器的配合模擬原始大氣的（　�。�

A．大氣對(duì)流      B．氣溫變化     c．氣壓變化        D．大氣環(huán)流

【解析】  生命起源過(guò)程中的能源是宇宙射線、紫外線、閃電等，這些能源能將原始大氣中的一些氣體分子發(fā)生電離或使其中的一些化學(xué)健斷開(kāi)，使各種離子或原子之間重新組織而形成有機(jī)小分子物質(zhì)。大氣中形成的有機(jī)小分子物質(zhì)由于雨水的沖涮而流入原始海洋，在原始地球上的大氣層也存在著與現(xiàn)在的地球大氣中基本一樣的大氣對(duì)流現(xiàn)象。米勒的實(shí)驗(yàn)主要是模擬原始大氣的一些自然現(xiàn)象，并證明在這種自然現(xiàn)象的條件下確實(shí)能生成有機(jī)小分子物質(zhì)。

【答案】  （1）A；  （2）B；  （3）A。

【例題7】  （1996年上海高考試題）將人體血液置于 9％食鹽溶液中制成裝片后，用顯微鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞呈現(xiàn)（）

A.質(zhì)壁分離         B．正常狀態(tài)     C.細(xì)胞膜破裂            D．細(xì)胞皺縮

【解析】  人體血液中的血細(xì)胞懸浮于血漿中，血細(xì)胞與血漿是等滲的，維持著血細(xì)胞的正常形態(tài)。血漿與 0．9％的NaCl溶液等滲，所以將0．9％的NaCl溶液稱(chēng)為生理鹽水。9％的食鹽溶液的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生理鹽水的濃度，滲透壓也遠(yuǎn)高于生理鹽水。所以將血漿置于9％生理鹽水中時(shí)，其中的血細(xì)胞就處于高滲溶液中，血細(xì)胞失水，細(xì)胞皺縮，但沒(méi)有質(zhì)壁分離現(xiàn)象，因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞壁。如果將血液置于清水，由于清水的溶液溶度接近零，滲透壓也接近零，低于生理鹽水，故血細(xì)胞會(huì)吸水膨脹，甚至?xí)�破裂�?/p>

【答案】  D

【例題8】   下圖中的哪一條曲線能正確地反映種子的含水量與呼吸作用強(qiáng)度之間關(guān)系的曲線（）

 A．Ⅰ     B．Ⅱ   C．Ⅲ      D．Ⅳ

【答案】  A

【例題9】   下圖中的甲、乙圖是滲透裝置示意圖，丙圖是根毛細(xì)胞示意圖，請(qǐng)根據(jù)甲、乙、兩三圖回答下列問(wèn)題：（甲圖是發(fā)生滲透作用的初始狀態(tài)，乙圖是發(fā)生了較長(zhǎng)時(shí)間的滲透作用之后，通過(guò)漏斗內(nèi)外的水分子達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)。甲圖中：①為清水，②為30％的蔗糖溶液，③為半透膜）

（1）典型的滲透裝置必須具備2個(gè)條件：①________________________；（指明圖中相應(yīng)部位）②___________________________________。

(2)比較甲圖中①和②處溶液濃度的大小       ＞         。

(3）若甲圖膜內(nèi)外水分子運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)，需測(cè)哪些物理量才能求出此時(shí)的滲透壓，請(qǐng)寫(xiě)出過(guò)程。

(4)丙圖中④的名稱(chēng)為_(kāi)____，甲圖中的③相當(dāng)于丙圖中的_______，它與丙圖中相應(yīng)結(jié)構(gòu)的區(qū)別是__________________________。

(5)若把根毛細(xì)胞放入30％的蔗糖溶液中，它將出現(xiàn)__________，再放人清水中，它又出現(xiàn)_____________。

   （6）若把根毛細(xì)胞放人90％的蔗糖溶液中，它會(huì)出現(xiàn)________，過(guò)一段時(shí)間再放人清水中，此時(shí)根毛細(xì)胞與上題中放人清水中的變化是_________。其原因是_________________。

(7)鹽堿地中的植物常出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象，其原因是________________________________。

【解析】  本題以滲透作用的實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，聯(lián)系有關(guān)的物理和生物學(xué)知識(shí)及有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力及觀察能力。此題考查的知識(shí)點(diǎn)有滲透作用、發(fā)生滲透的2個(gè)基本條件、擴(kuò)散作用、壓力、壓強(qiáng)、靜水壓、分子的運(yùn)動(dòng)、密度、原生質(zhì)層與選擇透過(guò)性膜、質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原等。

(1)滲透裝置中發(fā)生滲透作用需要2個(gè)基本條件：半透膜及膜兩側(cè)的濃度差，成熟的根毛細(xì)胞發(fā)生滲透作用也需要這2個(gè)基本條件。但是，物理裝置中的半透膜與成熟植物細(xì)胞內(nèi)的半透膜是有本質(zhì)區(qū)別的，植物細(xì)胞內(nèi)的半透膜具有選擇吸收的特性，所以稱(chēng)為選擇透過(guò)性膜，在植物細(xì)胞內(nèi)就是指原生質(zhì)層。此題的正確答案就為“具有[③］半透膜；膜兩側(cè)具有濃度差。”

(2)由于甲圖中①為清水，②為30％的蔗糖溶液，因此②的濃度大于①的濃度。

(3)甲圖中由于半透膜無(wú)選擇吸收的特性，它允許水分子及溶劑分子通過(guò)膜，這樣就造成了膜兩側(cè)水分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)通過(guò)膜的滲透壓等于漏斗內(nèi)靜水壓時(shí)，水分子通過(guò)半透膜的運(yùn)動(dòng)趨于平衡，這時(shí)測(cè)得漏斗內(nèi)液面高度（如圖）,再用密度計(jì)算出漏斗內(nèi)蔗糖溶液密度，就能利用公式 P靜=ρgh；求出此時(shí)的靜水壓。

需測(cè)量漏斗內(nèi)溶液的密度，液面到滲透膜的高度h1和漏斗外水面到滲透膜的高度h2如下圖所示。漏斗內(nèi)液體對(duì)滲透膜的壓強(qiáng) ＝gh；，漏斗外水對(duì)滲透膜的壓強(qiáng) p2＝ρ水gh2漏斗內(nèi)的壓強(qiáng) p1大于漏斗外水的壓強(qiáng)p2，壓強(qiáng)差為△p＝p1-p2＝gh1－gh2，滲透壓p滲等于漏斗內(nèi)外液體的壓強(qiáng)差△p，即p滲=△p＝gh1一gh2。

（4）丙圖中的④包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、液泡膜，因此稱(chēng)為原生質(zhì)層，相當(dāng)于甲圖中的③。二者之間的區(qū)別是甲圖中的③屬于半透膜，沒(méi)有選擇透過(guò)性，而丙圖中的④主要是由生物膜構(gòu)成的，具有選擇透過(guò)性。

(5）把根毛細(xì)胞放入30％的蔗糖溶液中，由于根毛細(xì)胞細(xì)胞液濃度小于30％蔗糖溶液濃度，因而根毛細(xì)胞失水，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象。若把發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象的根毛細(xì)胞再放入清水中，由于根毛細(xì)胞細(xì)胞液濃度大于清水濃度，因而根毛細(xì)胞吸水，過(guò)一段時(shí)間又會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離復(fù)原現(xiàn)象。

(6)若把根毛細(xì)胞放入 90％蔗糖溶液中，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象（原理同上題）。過(guò)一段時(shí)間再放入清水中，由于蔗糖溶液濃度過(guò)高，根毛細(xì)胞失水過(guò)多。會(huì)導(dǎo)致根毛細(xì)胞死亡，因此與上題的變化不一樣，不能出現(xiàn)質(zhì)壁分離后的復(fù)原現(xiàn)象。

(7）土壤溶液濃度較高，接近甚至超過(guò)根毛細(xì)胞細(xì)胞液的濃度，造成根毛細(xì)胞吸水發(fā)生困難，甚至失水，植株出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象。

【答案】  參考解析。

【例題 10】  [2001年全國(guó)高考理科綜合（天津、山西）卷]人體發(fā)生花粉過(guò)敏反應(yīng)時(shí)，由于毛細(xì)血管壁的通透性增加，血漿蛋白滲出，會(huì)造成局部（）

A．血漿量增加      B．組織液減少       C．組織液增加      D．淋巴減少

【解析】  這是一道將滲透作用原理與有關(guān)人體生理的知識(shí)相結(jié)合的題目。從認(rèn)知層次看屬于理解水平的，估計(jì)難度系數(shù)在0.7左右。正確解答這道題目的關(guān)鍵是能夠從題意中找到發(fā)生滲透作用的關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)——毛細(xì)血管壁，把毛細(xì)血管壁簡(jiǎn)單地看作是一種半透膜，半透膜兩側(cè)的溶液是：膜的內(nèi)側(cè)是血漿，外側(cè)是組織液。在正常情況下組織液和血漿是能夠保持滲透平衡的。但發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)后，毛細(xì)血管的通透性增加，血漿蛋白滲出進(jìn)入組織液，使組織液的濃度相對(duì)升高，血漿的濃度相對(duì)降低，即組織液的滲透壓相對(duì)增高，血漿的滲透壓相對(duì)下降。結(jié)果使血漿與組織液之間的滲透平衡被打破，使血漿中的水分更多地滲透到組織液中，使組織液增加，出現(xiàn)局部浮腫。

【答案】  C